文|李志堅 石油和化學工業(yè)規(guī)劃院無機化工部處長  

    8月11日，由綠色和平（GREEN PEACE）主辦的煤制氣產業(yè)系列活動暨《美國煤制氣產業(yè)發(fā)展經驗對中國的借鑒意義》報告發(fā)布會在京舉行。其指出，煤制天然氣較傳統(tǒng)天然氣可能多產生7倍的碳排放，較開發(fā)頁巖氣多耗用100倍的水資源；除了溫室氣體排放，煤基合成天然氣還將排放硫化氫和汞，若這些污染物得不到合適的分離和處理將產生潛在危害。其結論認為，中國的政策制定者應推遲執(zhí)行合成天然氣項目，以防止出現(xiàn)潛在的成本高昂和環(huán)境破壞的局面，更好的決定可能是完全取消這些項目計劃。國內一些非政府組織和公眾媒體也推波助瀾，給煤化工產業(yè)貼上負面標簽。
    那么，包括煤制天然氣、煤制烯烴在內的煤化工項目是否如文中所指為高污染、高耗能？目前人們對煤化工行業(yè)發(fā)展存在哪些誤區(qū)？發(fā)展煤化工又有何重要意義？對此，筆者對文中一些常識性錯誤和不符合事實的論調進行澄清。必須指出的是，煤制天然氣等煤炭深加工產業(yè)的發(fā)展對我國的環(huán)境和經濟影響是正面的，是實現(xiàn)我國煤炭清潔高效利用、保障國家能源安全的重要途徑。
    趨勢：煤炭清潔利用
    目前，我國正在推進的煤化工升級示范工程主要包括煤制天然氣、煤制油、煤制烯烴等現(xiàn)代大型煤炭清潔轉化項目。與此同時，國家有關部門也正在編制實施 “十二五”煤炭深加工產業(yè)升級示范方案，該方案歷時數(shù)載，經化工、煤炭、電力、天然氣、環(huán)保、經濟等多方面專家充分論證，實施方案制定了最為嚴格的產業(yè)準入標準，充分考慮了碳排放和經濟性等多方面問題。
    據(jù)了解，現(xiàn)代煤化工過程采用的技術是在密閉的系統(tǒng)中，將煤炭氣化，生成粗合成氣后再經過脫硫、脫碳等凈化措施，得到純凈的合成氣用于合成天然氣、油品、甲醇（深加工為烯烴）等。煤化工過程中輸入的是煤、氧氣、水，輸出的是產品和純凈的二氧化碳，原料煤中的硫、汞等污染物都可以在工藝過程中得到轉化回收，硫回收率達到99.8%以上，汞固定在催化劑中（催化劑集中處置回收，也可采用專門的催化劑脫汞），沒有NO_X排放，循環(huán)水排污水、工藝廢水等也可深度處理后回用，最終實現(xiàn)污水近零排放（不外排環(huán)境）。
    而煤化工生產的合成氣，除了用于化工合成，也可用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電。目前社會上對IGCC發(fā)電已有共識：IGCC發(fā)電屬燃燒前脫除污染物，可大幅度降低發(fā)電過程排放，并實現(xiàn)CO₂的捕集，是發(fā)電方式的綠色革命。
    因此，煤化工實現(xiàn)了煤炭中的污染物處理和集中利用，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，與直接燃煤相比，SO₂排放可降低99.8%，粉塵排放可下降99.9%；與燃煤發(fā)電（帶脫硫脫硝，脫硫效率約90%）相比，SO₂排放可進一步降低80%，NO_x可降低75%。
    值得注意的是，目前煤化工裝置的主要污染物排放源為配套的熱電站鍋爐排放，按照嚴格的電廠標準進行脫硫、脫硝處理，還有部分項目采用IGCC裝置配套熱電，把整個裝置排放都降到了先進綠色發(fā)電的水平。
    而正是因為煤炭深加工產業(yè)綠色、環(huán)保，很多國家的大型煤化工示范項目被列為政府支持項目。如位于美國北達科他州世界首套煤制天然氣項目，于1984年建成投產，是美國大型潔凈煤利用示范項目。項目投產20多年來，進行了副產品綜合利用、CO₂回注油田采油等多項改進，該項目被北達科他州政府評為該州最清潔的能源項目。
    而從國內情況看，煤炭是我國的主體能源，實現(xiàn)其清潔高效利用勢在必行。根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2011年，我國能源消費總量為34.8億噸標準煤，其中煤炭占68.4%。2012年，全國煤炭消費量34.15億噸（原煤）。其中，直接燃煤占我國煤炭利用的77%，除發(fā)電外，尾氣治理困難的分散燃煤占 20%以上。此外，國家《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》預測到2015年，我國能源消費總量為40億噸標準煤。屆時煤炭消費量估計將達到40億噸（原煤）。
    眾所周知，燃煤排放的SO₂、NO_X、粉塵是我國霧霾天氣頻發(fā)的最重要原因，如果煤炭利用方式不改變，燃煤總量繼續(xù)增加，霧霾治理難度更大。而我國煤化工等煤炭清潔利用比重的增加將會減少污染物排放。因此，發(fā)展現(xiàn)代煤化工，替代直接燃煤不僅不會造成大氣污染物增加，恰恰相反，會顯著降低污染物排放，改善環(huán)境。
    意義：具有經濟環(huán)保雙重效益
    據(jù)筆者了解，美國大平原煤制天然氣示范項目較早，其投資回報等經濟效益指標已不可考。20多年來，由于天然氣價格波動造成該項目經濟效益變化很大，但是該項目開車至今一直在連續(xù)運轉，2012年該項目實現(xiàn)銷售收入5.51億美元，消耗煤炭610萬噸，成本約1.83億美元，項目實現(xiàn)增加值約為3.68 億美元。南非沙索公司煤制油經濟效益則更為顯著，目前該公司已成為年銷售收入218億美元、利潤31億美元、市值達到332億美元的國際公司。未來我國煤化工產業(yè)培育出10～20個這樣的公司也是可能的。
    基于我國較低的設計、施工、裝備制造成本，我國煤化工產業(yè)發(fā)展投資較節(jié)約，煤價合理，具有較好的經濟效益；煤化工單個項目投資在百億元以上，可拉動國內投資，將建設、生產期間創(chuàng)造的財富留在國內，有利于增強我國綜合國力。并且，我國現(xiàn)在也有財力投資一些大型煤化工項目。
    從“十一五”投產示范項目看，除技術因素外，正常生產的項目，如神華108萬噸/年煤制油、伊泰16萬噸/年煤制油、神華包頭60萬噸/年煤制烯烴等都已實現(xiàn)盈利。同時，煤化工產業(yè)發(fā)展可帶動我國研發(fā)、設計、施工、裝備制造（特別是大型高端裝備制造）產業(yè)發(fā)展，社會效益顯著。
    而從長遠看，煤化工產業(yè)發(fā)展還將成為我國煤炭清潔高效利用的基礎產業(yè)。一些人擔心如果未來頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)氣大規(guī)模發(fā)展起來后，煤制天然氣的產品市場會有問題。實際上，由于煤化工流程的通用性，其產品調節(jié)的靈活性是很大的。煤化工流程的總投資中，除合成單元外，投資的90%是空分、氣化、凈化、公用工程等通用工序。因此，即使煤制天然氣沒有市場了，也可以調整反應器和催化劑，生產合成油。我國油品缺口3億～4億噸/年，生產1億噸合成油可彌補不足；還可直接用合成氣發(fā)電，建設IGCC裝置，發(fā)展清潔電力，替代常規(guī)發(fā)電。因此，煤化工投資不會發(fā)生浪費。
    此外，發(fā)展煤化工對改善大氣環(huán)境和霧霾天氣，拉動國民經濟發(fā)展，保障我國能源安全意義重大，對煤化工發(fā)展從能源轉化效率、煤炭水資源消耗、環(huán)境排放等方面制定了嚴格的準入標準，產業(yè)發(fā)展不會對環(huán)境造成破壞。
    據(jù)了解，2004年以來，國家有關部門就開始研究現(xiàn)代煤化工產業(yè)發(fā)展問題，但一直未出臺正式規(guī)劃和產業(yè)政策。在筆者看來，以現(xiàn)代煤化工、IGCC為代表的煤炭清潔高效利用在我國的發(fā)展進程不是快了，而是太慢了，今天燃煤污染引起的大面積霧霾天氣等局面，與煤炭大量低水平利用直接相關。楊啟仁文中所提出的“延后實施合成氣計劃”、“更好的決定就是完全取消該計劃”的提法是對我國煤炭清潔高效利用產業(yè)發(fā)展的嚴重誤導。
    誤區(qū)：發(fā)展仍存在三大矛盾
    盡管發(fā)展煤化工對煤炭清潔高效利用、保障國家能源安全具有重要意義，但仍存很大誤區(qū)，主要體現(xiàn)在幾個方面：
    誤區(qū)一：與溫室氣體減排矛盾。
    CO₂排放源于化石能源的使用，只要煤炭消費量在增長，CO₂排放不可避免。我國CO₂減排的根本措施主要兩個方面：一是發(fā)展水電、風能、太陽能等可再生能源；二是提高化石能源轉化和使用過程中的效率。對于煤化工來說，提高能源轉化效率是減排溫室氣體的關鍵。
    據(jù)了解，近年來我國現(xiàn)代煤化工產業(yè)發(fā)展在借鑒國外先進經驗和國內合成氨、甲醇等傳統(tǒng)煤化工的基礎上，進行了技術升級。煤制天然氣升級示范項目能源轉化效率可達到56%～60%，高于燃煤發(fā)電40%～46%，煤制油、煤制烯烴能源轉化效率都達到40%以上。
    而從生產到使用的全生命周期考察，根據(jù)清華大學煤制天然氣和煤電全生命周期能源利用效率研究表明，在不同應用領域，煤制天然氣和煤電各有優(yōu)勢。由于煤制天然氣主要用于民用和工業(yè)燃氣（包括鍋爐）、車用燃料等市場，煤制天然氣和煤電不存在完全替代關系，不應簡單以能源效率為指標而否定某種發(fā)展路線。而從總體看，發(fā)展煤制天然氣與發(fā)展煤電的能源轉化效率相當，在一些應用領域優(yōu)于煤電，不會造成全社會能源轉化效率降低和二氧化碳排放量增加。
    因此，筆者認為，楊啟仁文中提及的“產生更多二氧化碳排放，進一步加劇全球氣候變暖”的說法是對我國節(jié)能減排承諾的誤讀和對公眾輿論的誤導。2009 年，我國政府承諾到2020年中國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作為約束性指標納入國民經濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃。
    我國是發(fā)展中國家，我們承諾的是單位GDP的二氧化碳減排，而不是二氧化碳總量減排，否則會束縛我國經濟發(fā)展和人民生活水平提高。而煤制天然氣作為煤炭的清潔轉化和利用方式，提高了煤炭的利用效率，以更少的資源和排放支撐國民經濟更大發(fā)展，與我國的溫室氣體減排承諾并不矛盾。特別是隨著我國產業(yè)結構調整，低能源、資源消耗的制造業(yè)和服務業(yè)的比重加大，單位GDP能耗不斷降低，我國承諾的減排指標是可以實現(xiàn)的。
    誤區(qū)二：造成西部生態(tài)環(huán)境惡化。
    一部分人認為，我國大部分富煤地區(qū)水資源缺乏，煤炭深加工屬于高耗水項目，如大規(guī)模發(fā)展將對西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境造成嚴重后果。筆者認為，這種觀點是占不住腳的，有必要澄清煤化工耗水量大的認識誤區(qū)。
    首先，煤化工與全國工業(yè)平均耗水量比并不高，煤化工目前萬元工業(yè)增加值水耗在30～60噸，低于水利部統(tǒng)計的2012年全國工業(yè)平均水平（76噸）和《全國水資源綜合規(guī)劃》2020年的目標（65噸）。其次，煤化工用水主要用于冷卻，大部分蒸發(fā)到空中參與大氣水循環(huán)。以一套年產40億立方米的煤制天然氣項目為例，年需新鮮水約2000萬噸，產品CH₄中的H₂主要來自于水，以此計算，產品天然氣每年帶走的水量約600萬噸，其余的1400萬噸都蒸發(fā)上天了。
    最近中央電視臺的一篇關于青海湖水位的報道也證實了這一點。據(jù)央視網(wǎng)2013年10月20日消息報道，作為中國西北內陸最大的水體，青海湖的水位數(shù)十年來下降的趨勢發(fā)生逆轉，水位正在迅速上升。水文數(shù)據(jù)顯示，2004年青海湖水位到達最低位，海拔3192.86米，此后水位一直保持回升趨勢，最高到達 3194.28米，增加了1.42米。科學家對青海湖流域連續(xù)的跟蹤研究已經超過了10年，對水中化學元素的研究證明，青海湖水增加主要來源于降水。在青藏高原上，像青海湖這樣的情況并不是個案。統(tǒng)計顯示，近30年我國自然新增1平方公里以上湖泊60個，其中58個位于青藏高原以及甘肅、內蒙古、新疆一帶。
    因此，這給我們一些啟示，至少西方某些學者鼓吹的全球氣候變暖破壞地球環(huán)境的說法是不可靠的，西部煤化工破壞水資源和生態(tài)環(huán)境的說法也是一種主觀臆斷。希望氣象和環(huán)境學者對西部煤化工的蒸發(fā)水對區(qū)域環(huán)境的影響能做進一步研究，得出科學的結論。
    此外，我們還要把先進的現(xiàn)代煤化工和曾經給西部地區(qū)帶來嚴重污染的小焦化、小電石等落后煤化工區(qū)別開來。目前西部地區(qū)工業(yè)用水比重較小，主要問題在于用水結構失衡，農業(yè)用水比重過高且效率低下。而煤炭深加工產業(yè)發(fā)展，通過提高規(guī)模效益和技術升級，水耗可大幅降低，不會對西部生態(tài)造成破壞。
    誤區(qū)三：與非常規(guī)及可再生能源發(fā)展矛盾。
    近年來，我國天然氣市場高速發(fā)展。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2012年，天然氣消費量達到1524億立方米，其中進口管道氣和液化天然氣425億立方米，占28%。因此，煤制天然氣可補充天然氣資源不足，其發(fā)展與頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣的發(fā)展并不矛盾。
    據(jù)了解，目前我國也制定了相關政策鼓勵頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)氣源的發(fā)展。能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃預計到2015年，煤層氣、頁巖氣商品量分別達到 200億立方米和65億立方米，總量仍然不多。按照世界平均消費水平測算，我國天然氣消費需求應達到6000億立方米以上，即使未來我國天然氣供應能達到此目標，也僅占我國能源消費總量的15%。而2012年美國、歐盟天然氣在能源消費中的比重分別達到30%、33%，日本、韓國等全部依賴進口的國家也達到22%和17%。
    因此，對于煤制天然氣、頁巖氣、煤層氣、進口氣、可再生能源等清潔能源，在我國這樣一個能源消費大國不是互相競爭的關系，而是互為補充、并行不悖，產業(yè)之間的發(fā)展并不互相排斥。